从一个技术细节看波音737与空客320的差异

作者:航佳技术 / "大众号:AERO-EXPERT 发布光阴>2019-05-17

编者按:
自从波音737MAX飞机被停飞后,业内开端从新审视MAX机型的操纵体系。前几天在微信群中有网友提到了一个称作LAM(着陆姿势调节器landing attitude modifier)的体系。笔者突发奇想,如果将分歧机型置于同一个飞行条件下停止横向对比,或许会有非常有趣的结果。
笔者没有飞过A320和B737MAX机型。文中触及到两种机型的功效均源自机型手册。如果有错误还望各位不吝赐教。
(一)着陆顶风切变的影响
对付着陆过程中的顶顺风切变成就,笔者已经在《着陆“隐形杀手”——五边顶顺风切变》一文中做过详细的介绍,此处不再累述。
本文假设B737NG、B737MAX和A320飞机在五边进入相同的顶风切变,借此比较三种机型的技术特色。
(1)飞机进近速率140节。
(2)空中2000ft顶风分量10kt。
(3)空中1000ft顶风分量30kt。
(4)500ft至高空顶风分量10kt。
(二)着陆顶风修正原则
(1)波音737NG
应用主动油门时,将指令速率调到VREF+5 节。主动油门接通时,有足够的风和阵风掩护,因为主动油门的设计是在空速掉到指令速率如下时会疾速调剂推力,当空速超过指令速率时,会缓慢减小推力。在颠簸天气,平均推力将比必要的推力大以对峙指令速率。结果是平均速率超过指令速率。
如果主动油门断开,或许计划在着陆前断开,进近速率修正的推荐办法是:在基准速率上,加上1/2 申报的稳固的顶风分量,再加上高于稳固风的全阵风增量。最小指令速率设置为VREF+5 节。1/2 的申报稳固顶风分量估算办法为:正顶风为50%,45 度侧风为 35%,正侧风为零,它咱咱们之间的风可用插入法来计算。
风修正时,最大进近速率不超过VREF+20 节,或着陆襟翼标牌速率减5节,以较低的为准。该技能供给足够的低速机动能力,并减小襟翼卸载的可能性。
——《737NG机组训练手册》
B737NG机型的风修正轨矩有两个特色:
第一,仅适用于人工着陆。
第二,基于塔台申报的高空风计算,对付空中的阵风变更并无修正。
也便是说,如果碰到五边顶顺风切变现象,B737NG飞机请求机组或A/P“死追”偏向空速。
(2)波音737MAX
做风修正时,最大进近速率不超过VREF+15 节,或着陆襟翼标牌速率减5 节,以较低的为准。该技能供给足够的低速机动能力,并减小襟翼卸载的可能性。
——《737NG/MAX机组训练手册本》
在着陆风修正轨矩上,B737MAX机型将修正上限减小了5节,其余则与B737NG全无二致。
这里咱咱咱们必要着重介绍的是B737MAX机型新增长的着陆姿势调节器(landing attitude modifier 简称LAM)。
The landing attitude modifier (LAM) system performs two functions.
The first LAM function applies when the flaps are in the 30 or 40 unit position. The LAM system use the flight spoilers tokeep the nose landing gear contact. The LAM system equally deploys flight spoilers on approach.
This will decrease lift and make the airplane use a higher angle of attack.The spoiler position depends on the approach speed. Movement starts at approximately 10 knots above VREF.
The second LAM function applies when flaps are positions 15 through 30units and the throttles are near the idle position. This function also equally deploys flight spoilers, to give more drag to keep glide slope capture capacity.
——《B737MAX体系描述》(SDS)
LAM有两项功效,这里咱咱咱们着重介绍第一项功效。
当襟翼在30或40地位时,如果空速超过“VREF+10kt”,LAM会主动升起飞行扰流板。空速偏离越大,扰流板升起的角度也越大。
该功效可以或许或许破话机翼升力,意在促使机组以更大的姿势维持下滑线。当高度低于100ft或空速小于60kt时,LAM功效被克制。
(3)空客320
A320飞机具有“最小地速掩护”功效。这一功效颠末过程进近过程中实时的表速调剂实现。
塔台向A320机组通报高空风向/风速。机组将数据输入MCDU中。体系遵照“VAPP = VLS+5+塔台顶风分量的1/3”的规矩计算进近速率。
在五边进近过程中,如果顶风分量超过MCDU输入的数值,则FMGS主动上调偏向空速。
(四)五边顶风切变
(1)B737NG飞机
B737NG飞机基本上沿袭了传统飞机的特性,操纵复杂但“以人为尊”,可控性强。
主动油门接通状况下,A/T会收油门“死追”140kt偏向空速。如果空速增幅较大,A/T会疾速收油门至慢车。
但与飞行员主动加油门增速分歧,顶风激增导致的表速上涨,只是“一过性”的假象。
飞机并没有因此“飞”地更快。恰恰相反,地速持续减小,预示着动能疾速丧失。
待飞机进入稳固的顶风气团后,“小地速+小基准下降率+小油门”会导致空速疾速减小,进而刺激A/T大幅度增长推力。
这种油门大幅度、疾速收加的现象俗称“拉风箱”。除了空速波动外,受发动机翼下吊挂布局的影响,它还会构成俯仰姿势的起伏变更。
所以,通常此时B737NG飞行员会断开A/P和A/T,改用人工操纵。
在顶风激增阶段,将推力减小至45-50%N1阁下(推力过小会导致发动机加快性迟缓),容忍空速适度上涨。
待顶风稳固后,之前上涨的空速会抵消一部分减速趋向,然后机组按需增长推力。
在下一阶段的顶风消失过程中,机组也可以或许或许人工操纵油门预见性的增长推力,减小空速下降的幅度和速率。
总的来讲,B737NG就像是单反相机,对初学者非常不友爱,但让老鸟咱咱们爱不释手。
每逢春秋两季大风沙尘来临,在跑道头看着737一架接着一架落地,320一架跟着一架复飞,“健身房”家的飞行员都邑面露蒙娜丽莎式的浅笑,然后风轻云淡的念叨一句:“吃饭有桌子了不得啊?”
(2)A320飞机
A320飞机FMGS按照机组输入的高空风计算进近速率(此处假定高空顶风10节VAPP为140kt)。
当五边遭遇30kt顶风时,A320的FMGS会主动上调偏向速率至140kt(VAPP+顶风增量)。
除了顶风激增带来一定程度空速上涨,主动油门还会增长推力,以对峙稳固的160kt空速。
该设计意在对峙较为稳固的地速,减小飞机动能丧失。飞机对峙“大表速+大推力+高动能(地速)”的状况进入强顶风稳固阶段,无疑会加倍主动。
有之前的160kt表速兜底,强顶风消失阶段的表速下降趋向,不会对飞机的机动余度构成损害。待顶风从新稳固在10kt时,FMGS会从新将偏向速率调回140kt。
如果说B737NG是单反的话,那A320便是傻瓜相机。但航班实践证明,当面对某些极限气象条件时,“傻瓜相机”并不比“单反相机”更好用。
(3)B737MAX飞机
与B737NG相同,B737MAX遭遇强顶风时A/T也会收油门减速。如果表速超过VREF+10kt的话,LAM还会将飞行扰流板升起一定角度。
如果机组采取在B737NG机型惯用的计谋,断开A/T,对峙高于慢车的较小推力,容许表速适当上涨,反而可能弄巧成拙。
因为表速超过“VREF+10kt”越多,LAM升起飞行扰流板的角度就越大。按照波音的设计,LAM对升力的破坏强于表速增长对升力的贡献,机组必需同步增长姿势方可均衡二者间的“此消彼长”。
如果机组仍然遵照B737NG的飞行习惯,可能会带着“表速略大+大迎角+小地速+小基准下降率+小油门+飞行扰流板升起”的复杂状况,去面对强顶风稳固后的减速趋向,甚至于再下一个阶段顶风消失时减速趋向。
与其如斯,还不如模仿主动油门的“拉风箱”飞法,疾速且大幅度的改变推力,死追140kt偏向空速,确保其不超过VREF+10kt,以防止LAM介入此中。
好了,咱咱咱们末了来归纳一下,当飞机在五边遭遇强顶风时:
(1)B737NG飞机遇收油门对峙140kt偏向空速。机组可以或许或许人工干预收油门的幅度,以减小后续飞行参数波动。
(2)A320飞机遇加油门对峙160kt的新偏向速率,机组无法干预这一过程。
(3)B737MAX飞机遇收油门,并可能升起一定角度的飞行扰流板。机组如果人工干预收油门幅度,则LAM会放出更大角度的飞行扰流板。
完全相同的气象条件,完全相同的飞行参数,完全相反处置办法,何等有趣的机型对比。
细心的读者可能已经看进去了。
B737NG的人工修正技能,与A320的主动修正功效有着异曲同工之妙。二者都在利用表速作为“能量海绵”,均衡顶风切变前后的状况变更。
而在B737MAX机型上,因为LAM功效的介入,这种飞行办法基本不具有可操纵性了。
如斯重要的一种抗阵风能力被B737MAX“阉割”掉,究竟是出于何种考虑?笔者会在番外篇中介绍,说来也真是让人哭笑不得了。
番外篇蒸汽朋克的“破壁人”
作为一个科幻电影迷,“蒸汽朋克”题材是笔者的最爱。
所谓“蒸汽朋克”(Steampunk),通常因此19世纪工业反动时期为配景,将蒸汽机时代的机械技术扩大到极致。用活塞、曲轴、凸轮、齿轮、钢索摇臂等等构建出一个不亚于数字科技的文化社会。动画巨著《天空之城》、肖恩康纳利主演的电影《不凡名流同盟》都是这一题材的翘楚。
“蒸汽朋克”的魅力在于,带给人无穷的遐想和迷思——电子化、数字化是否是人类睁开的必然抉择?人类是否可以或许或许颠末过程机械布局无穷繁复的叠加,构建一个不亚于如今的高级文化?
在B737MAX飞机MCAS体系为千夫所指的同一光阴。同样应用CFM LEAP发动机,而且风扇尺寸更大的A320neo却斩获了史上最大订单。
这让很多人想当然的认为,B737MAX的空气能源机能逊于A320neo。
这是不对的。
如果把B737飞机的“钢索+液压助力”操纵机构装配在A320neo上面,后者恐怕连正常起飞都很难做到。
因为A320是“放宽的静稳固性气动布局”飞机,而B737是“静稳固气动布局”飞机。
举个不恰当的例子,把大猩猩的小脑移植给人。人一定没有大猩猩跑的欢实。
但是,人便是人。
人可以或许或许上天、入地、下海、翻跟头、跨栏、耍杂技......
而大猩猩只能在树杈上吃香蕉。
进化的路,都是自己选的。
作为B737MAX的重要卖点,CFM LEAP发动机的风扇尺寸较上一代CFM56发动机更大。B737MAX的主起落架高度过低,无法容纳这个大尺寸的发动机。
最简略的解决计划,是增长主起落架高度,以确保足够的发动机离地间隙。
然而这意味着波音必需从新设计主起落架,增大主轮间距,从新设计设计轮舱,从新设计翼根布局,从新设计大翼油箱等等......
这不是波音盼望看到的账单。
波音决定双管齐下,一方面将发动机前移,进气道入口上仰;另外一方面增长前起落架高度,让飞机在高空对峙一定角度上仰角。
第一项修改导致B737MAX在高迎角状况下操纵品格恶化。于是波音设计了“臭名昭著”的MCAS体系。再后面的工作,地球人都知道了。
第二项修改同样存在后遗症。前起落架增高,导致B737MAX在高空不停处于一个“昂首”的姿势。(B737MAX服役之初,机务圈内哀鸿一片。据说身高低于1米80的机务,给B737MAX插耳机都必要踩个板凳。)
更危险的是,如果飞机着陆的姿势过小,则存在“三点接地”甚至于“前轮先接地”的危险。
于是波音针对该成就设计了LAM体系。
按照波音的设想:进近空速偏大,就意味着进近姿势偏小。
当LAM探测到空速超过VREF+10节后,会主动升起一定角度的飞行扰流板。升力被破坏后,机组就会被迫增长姿势。
如许前轮的接地间隙不就有包管了么?
但这又随之发生了第三个成就——在B737CL和B737NG机型上,扰流板体系是由机械布局节制的,无法跟着空速变更主动调节角度。
于是沿用了50多年的钢索、滑轮、扇形盘、扰流板混合器被波音“挥泪”撤除。B737飞机演化史上第一个“电传操纵体系”就如许buling buling地降生了——电传扰流板。
值得存眷的是,LAM和MCAS是波音针对同一个成就,在同一光阴段设计,遵照同一审查流程增设的“外挂”。
LAM对抖杆余度影响几何?
LAM举动后“最小机动速率”指示能否相应调剂?
LAM升起飞行扰流板的角度是否设有上限?
LAM基于哪一侧的空速数据举动?
如果发生空速不行靠/不同等故障,LAM会否出现误举动?
MCAS误举动尚且可以或许或许颠末过程“安定面配平切断电门”制止。而LAM功效不会触发减速板手柄升起。
一旦LAM误举动,机组何以阻断?
波音对这些成就都语焉不详,或许说讳莫如深。
回到“蒸汽朋克”的话题上,“机械钢索+液压助力”的操纵体系能否颠末过程繁复叠加的“外挂”体系,实现足以媲美“多冗余度三轴电传”操纵体系的机能呢?
让咱咱咱们拭目以待吧。
“弱小和无知都不是生计的障碍,傲慢才是。”
——《三体》刘慈欣
来自:艺不压身

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